胶粘剂与粘接技术发展方向与前景
浏览次数:1464    发布时间:2019-03-28 11:12

一、胶粘剂和粘接技术的重要作用

  随着经济和科学的发展,工业、农业、交通、医疗、国防和人们日常生活中都离不开胶粘剂。几乎任何人、任何物品均涉及到胶粘剂。我国胶粘剂起步于20世纪50年代,进入90年代后,胶粘剂工业有了突飞猛进的发展,胶粘剂已经成为一类重要的精细化工产品。可以说,哪里有人类,哪里就少不了胶粘剂产品和粘接技术,它为工业提供了新颖实用的工艺,为人类营造了多姿多彩的生活。

  胶粘剂和粘接技术在结构连接、装配加固、减震抗震、减重增速、装饰装修、防水防腐、应急修复等方面的作用越来越大,特别是在节能、环保、安全以及新技术、新工艺、新产品的开发中已经成为重要的工程材料和工艺方法。

  粘接技术是其他连接方式无以伦比的特种工艺,在现代经济、现代国防、现代科技中发挥着重大作用,现代航天、航空的各种飞行器上粘接部位较多,粘接面积较大,例如B-1飞机的机身、机翼、操作面、整流罩、整体油箱等部位,其胶接面积高达全机表面积的80%;波音747飞机的胶接面积约为3000平方米。飞机采用胶粘连接,结构质量减轻15%,总费用节约25~30%。一架重型轰炸机采用粘接代替铆接,其结果是结构质量降低了34%。一台大型雷达采用胶粘结构,质量减轻20%。轿车车身采用粘接代替点焊后,可减轻质量约10%。轮船采用胶粘的蜂窝夹层板制造船身,可减轻质量40%,且提高了行驶速度和安全性。随着汽车的轻量化、高速化、舒适化,必然要大量采用薄壁结构和塑料零件,粘接则是最好的连接方式。近代建筑要求美观新颖,室内设施讲究舒适豪华,装饰材料五花八门,胶粘剂在建筑中起着轻质、节能、密封、防漏、保暖、防污、耐久等特殊的作用。胶粘剂应用在医疗上正在兴起与推广,用于修补脏器、接骨植皮、缝合止血、修补鼓膜等。

  胶粘剂和粘接具有连接、密封、绝缘、减震、隔热、消音、阻尼、降噪、防潮、粘涂、导电、导磁、减磨、耐油等多种功能。

  胶粘剂用量很少,作用不小;耗费不多,收效很大。例如家喻户晓的502瞬干胶用量用滴计,固化以秒计,强力以吨计。粘接效率很高,近20年来粘接和密封技术的发展速率比传统的铆焊连接方式快2.5倍。可以深信,胶粘剂和粘接技术在现代社会生产和生活当中,一定会发挥更重要的作用。

  二、胶粘剂和粘接技术的特点

  新颖独特的胶粘剂和粘接技术,具有非凡的多功能,能够实现多重目的,与铆接、焊接、螺接、键接、榫接等相比具有许多特点。对于材质、形状、厚度、大小、模量等相同或不同的材料,均可有效粘接,尤其适宜异形、异质、薄壁、复杂、微小、硬脆或热敏等制件的粘接连接。

  应力分布均匀,不削弱结构并避免了因铆钉孔、螺钉孔和点焊周围应力集中所引起的疲劳龟裂,从而延长了使用寿命。

  没有焊接引起的变形翘曲、硬度降低、涂层破坏、残余应力或受热冲击。粘接不同的金属,没有电化腐蚀危险,且有防腐作用。强度较高,相同面积的接头粘接比焊接和铆接的剪切强度提高40%~100%,疲劳强度提高5~6倍。表面光滑,能够改善气动特性。可以节省零件数量和贵重材料,减轻结构质量,实现轻量化。

  具有连接、绝缘、密封、防腐、防潮、减震、减重、隔热、消声、导电、导磁等多种功能。可以简化工艺,不要求较高的加工精度,且不需要校正、精加工等后处理。不需要庞大设备,不要求特殊条件,操作简单易行。能够进行特殊条件下的连接,例如水下粘接、野外作业、化工设备高温高压不停车堵漏,石油管线的带压粘接,盛有易燃介质储罐或装置的修复,还有医疗上的脏器修补、止血缝合等。

  粘接快速,解决急难,缩短工期,节省资源,减少费用,降低成本,提高效率和经济效益。

  但粘接并不能完全代替传统的连接方式,如果能与焊接、铆接、螺接、嵌接等配合使用,则能发挥各自的优点,收到更好的效果。

  三、胶粘剂的发展方向与前景

  近年来,随着汽车、家用电器、建筑材料、宇航工业、装饰工程、水利交通及信息产业、电子仪表和电子电器等方面的蓬勃发展,各个行业对胶粘剂的需求量和不同条件下对胶粘剂品种的需求也越来越多。同时,对胶粘剂及对实施粘接过程的效率和环境污染也提出了越来越高的要求。综合看来,未来胶粘剂的发展方向如下:

  第一、环保呼声的日益高涨和环保法规的日趋完善,环境友好型胶粘剂逐渐成为发展的主流。

  第二、近年来高品质、高性能、高附加值胶粘剂异军突起,成为胶粘剂市场新的利润增长点和新的研究热点。

  第三、合成工艺复杂、设备要求苛刻的胶种不易推广应用,而原料来源广泛、容易制备、使用方便的高性能“绿色”环保胶剂将成为市场的“宠儿”。

  在明确了胶粘剂的发展方向之后,我们需要努力去提高胶粘剂产品的技术含量,可以从以下几个方面去考虑:

  1)设计新配方出现新的奇特性能,以适应更严酷的工作环境条件。如航天用胶粘剂,美国AST.ME595标准规定航天胶粘剂和密封材料在高真空710—3Pa,温度125cI=,24小时材料的质量损失≯1% ,可凝挥发物≯0.1% ,水份回收量{2.5cI=}≯0.1%。过去只有美俄等少数航天大国有能力生产这种材料,近年来我国已研制成功满足ASTME595要求的航天微特电机及组件用胶粘剂与灌封料。

  2)引进新技术提高胶粘剂性能,纳米技术的应用已经不是天方夜谭,在很多材料研制中已经取得了实用性进展。我国中科院固体物理研究所、物理所、上海大学、青岛化工大学、华东理工大学等都有新成果,取得实用性进展的有功能性高强度碳管和PP塑料。这证实了纳米粒子能提高高分子材料和结晶材料的内聚强度,可以在胶粘剂中起到增强效果。纳米粒子的引人制成了韧性陶瓷,无机胶粘剂的增韧有了新的思路。反射紫外线的乳胶漆涂料投人生产,具有耐候、抗异物吸附、抗菌、抗藻、抗风化、人工老化试验寿命1O年以上,耐刷洗达6OO0次以上。

  3)研制自动化生产设备过去反应釜的加料及温控多数是手工或半自动控制,今后将逐步推广电脑控制。

  4)研制方便、快捷、精确的施工设备,附有用后自动清洗结构。

  5)加强标准化管理制造测试设备和仪器,加强胶粘剂原料、过程和成品质量监控。

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